GPS-RTK测量技术在炸礁船中的运用

王辉陈伟华

摘要：结合钦州港3-8#泊位的施工定位实践，总结如何利用GPS RTK卫星定位进行施工。

关键词：GPS-RTK；施工定位；问题

Abstract: This paper combine with the construction of Qinzhou Port 3-8 berth positioning practice, summing up how to make use of GPS RTK positioning satellite construction.Key words: GPS-the RTK; construction positioning; problem

中图分类号：U615.6文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）

1．工程概况

广西钦州港大榄坪1#、2#散杂货泊位位于钦州港大榄坪南作业区，金鼓江航道和进港航道交汇处的东边,本工程是北接大榄坪作业区,在现建设的钦州保税港区1#和2#泊位及延长段的 南端向南延长1532.3米，其中为了后续码头建设的连接段为58.37米。

对基槽、停泊地、调头地进行疏浚，对范围内的岩石进行炸礁和清礁，使之达到设计和规范的要求。基槽、停泊地、调头地设计标高分别为-16.1米、-15.1米、-13.0米。超挖：基槽覆盖层超深0.5米,超宽2.0米,岩石超深0.5米, 超宽1.0米，停泊地、调头地覆盖层超深0.5米,超宽2.0米。边坡：覆盖层1：5，岩石1:1。

工程数量及范围：根据设计资料，本工程基槽、停泊地、调头地开挖工程量为5391415m3,其中炸礁工程量为1433537m3，炸礁面积约480000 m2，岩层厚度约0.8-6.5m。

2．GPS-RTK测量的工作原理

RTK（Real-Time-Kinematic）技术是GPS实时载波相位差分的简称。这是一种将GPS与数传技术相结合，实时解算并进行数据处理，在1～2秒时间内得到高精度位置信息的技术。

RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。

3．利用GPS-RTK进行船舶施工定位

施工船舶采用500吨驳船 “新港湾19号” 炸礁船，移船主要靠六门锚控制船舶前后左右移动，左右边锚钢丝缆长度约200米，控制船舶横向移动；前后主锚钢丝缆长度约250米，控制船舶纵向移动。船上安装8台100型潜孔钻机，钻孔直径115mm，水下钻孔时，利用架设在岸上控制点和钻机船上的具有RTK功能的天宝5700GPS卫星定位系统，精确测定船舶位置。按设计确定的平面控制参数，将钻孔布置图绘于测量软件中，根据GPS测定钻机船的位置，指挥钻机船移动、定位到设计的钻孔位置上,要求做到孔位准确，防止漏钻和叠钻,测定的孔位误差控制在20cm以内。

3.1 基准站的设立

基准站位置选择在中交四航局3-8#泊位的项目部基地，四周平坦，海面宽阔，战线较长。在设立基准站时，先把基站的发射电台和GPS天线固定在屋顶上，利用业主提供的4个观测点，采用无基准无投影的测量方式，对四个观测点进行反复复核，由于控制点距离最远的都有2km，反复的复核校正精确后，测量的精度在±10cm以内，完全符合测量要求；基准站设立校正好后，再把移动站接受天线设置在炸礁船固定的点上，对炸礁船的配套软件进行相应的设置，并对电子罗经进行调校。为了避免船舶参数设置的误差，还在岸边采用全站仪进行复核，准确无误后即可定位施工。

3．2流动站的设置

将GPS天线与电台接收天线固定在与钻架同侧的船尾的船舷边，当确认将相关的电缆和电源检查连接好后，启动流动站接收机。观察手薄的所连接的GPS接收机型号；当卫星图标中的卫星颗数显示５颗以上时即可进行测量，RTK测量时不能少于5颗；电台图标中若两个小灯交替闪亮，则表明无线电数据链已连接；“H”和“V”分别代表水平和高程精度；“PDOP”代表空间位置精度因子值；当RTK=FIXED（固定解）时，初始化完毕，可以开始测量；当RTK=float（浮点解）时，初始化不成功，必须等RTK=FIXED 时方可测量。

3.3流动站、电子罗经与船上电脑连接的设置

钻机船采用GPS进行施工定位时，将GPS天线与电台接收天线固定在与钻架同侧的船尾的船舷边，将电子罗经置于测量房内，并使电子罗经的箭头方向与船艏方向一致，将电脑和GPS主机设在测量房内的桌子上，以方便技术员能清楚看到接收机的信号指示，把GPS主机和电子罗经分别连接电脑主机的COM1和COM2。

3．4中海达软件参数的设置

安装好中海达软件后，进入海达测量软件，对中海达的新建任务键入任务名称，选择北京54坐标，选择投影方式和投影参数如下图（钦州港的参数）。

定位仪和姿态仪的端口设置，选择定位仪COM1，姿态仪COM2，波特率选择9600，具体设置如下图：

船型文件按照8台钻机进行设置，由于利用电子罗经进行方向定位，故选择船的方向采用电子罗盘和姿态纠正，尺寸选择实际米。

测量点8号钻机距离天线的偏差Y是3.33米，X是8.06米，根据高程和水位校正后，天线至水面高是8.4米。

当基本的参数设定好后，利用CAD作图把要定位的炸礁位置作成一条条线，转换成DXF格式后经过计划线调入直接导入中海达测量软件中。

3．5摆船定位

当一切参数都设定好后，这样由于受到涌浪的影响在中海达动态图纸中，船型处于微微移动的动态，在移船定位时，只要技术员对着船上设定好的喇叭，叫就位操作的工人利用6台绞车进行前后左右自由移船，等电脑中的移动的8台钻机与导入的布孔图重合，即可定好位开钻，使用非常方便。

4．可能存在的的问题：

虽然GPS-RTK技术发展越来越成熟应用越来越广泛，有其高精度、高效率、数据处理高度自动化等一系列优点,但是仍具有其局限性，移动站作业时会经常受到高大建筑物、各种电磁波信号、无线电发射台、高压电线及大面积水域的影响，遇到上述情况时候移动站常常不能进入固定解状态，无法进行高精度的施测，为了解决这一弊端，最好是GPS-RTK测量技术与传统全站仪测量相结合利用各自优势完成测设任务。

5．结 语

针对港口与航道工程水下施工的特点，GPS RTK测量技术的应用在很大程度上减少了人力、物力的消耗，节省了成本，提高了生产效率，有其重大的使用价值。我国国民经济持续快速增长，各项重大工程建设蓬勃发展，为工程测量带来了严峻的挑战同时也提供了良好的机遇，同时伴随着测绘新技术的不断进步，现代工程测量必将朝着测量内外业一体化，数据获取及处理自动化、测量信息可视化趋势发展。在实际工作生产中我们要不断学习和总结，继续关注GPS新技术的发展，使其在港口与航道建设领域有更完善、更广阔的应用。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。